设备振动标准课件(同名1841)

机械振机械振动标准准及及应用用n 第一第一讲 机械机械设备振振动监测诊断基断基础理理论n 第二第二讲 机械振机械振动测试分析分析简介介n 第三第三讲 机械振机械振动标准及准及应用用1精选ppt第一第一讲 机械振机械振动监测诊断基断基础理理论一一振振动的的基基础理理论二二常用常用监测诊断分析方法断分析方法三、三、振振动分析的分析的过程程2精选ppt一一 振振动的的基基础理理论机械振机械振动是指物体是指物体围绕其平衡位置作往复交替的运其平衡位置作往复交替的运动。惯性力性力 阻尼力阻尼力 弹性力性力 干干扰力力3精选ppt机械振机械振动的来源的来源*机器零件的制造公差机器零件的制造公差*组装装时的的间隙隙*零件零件间的摩擦的摩擦*旋旋转不平衡等不平衡等但有但有时也利用振也利用振动的特性来帮助我的特性来帮助我们工作工作4精选pptA A 机械振机械振动的分的分类5精选ppt6精选ppt7精选ppt8精选pptB B 周期振周期振动与与简谐振振动周期振周期振动一般可看作是多个一般可看作是多个简谐振振动的叠加。的叠加。简谐振振动是机械振是机械振动中最基本、最中最基本、最简单的一种形式，其的一种形式，其轨迹可以看作是一个作匀速迹可以看作是一个作匀速圆周运周运动的的质点在坐点在坐标轴上的上的投影，可用后面的数学式表示。投影，可用后面的数学式表示。9精选pptX=Xmsin(2X=Xmsin(2t/T+t/T+)=Xmsin(2 =Xmsin(2ft+ft+)=Xmsin(=Xmsin(t+t+)X-X-质点位移点位移 Xm-Xm-位移最大位移最大值，振幅，振幅(A)(A)T-T-周期，周期，质点重复同一运行所需最短点重复同一运行所需最短时间 f-f-频率，率，单位位时间同一状同一状态出出现次数，次数，1/T1/T -圆频率，率，2 2f f -初始相位角初始相位角 -园园频率（率（rad/s),f-rad/s),f-频率（率（Hz),T-Hz),T-周期（周期（s)s)10精选ppt振振动的三个要素：的三个要素：幅幅值、频率（周期）、相位率（周期）、相位 11精选ppt12精选ppt13精选ppt 其中：其中：2f2f f f1/T1/T振振动位移、速度和加速度位移、速度和加速度振振动位移位移对时间求一次、二次求一次、二次导数得到速度、加速度信号。数得到速度、加速度信号。14精选ppt15精选pptn位移、速度、加速度nv=Xmsin(t+/2)a=2 Xmsin(t+)n振动速度信号比位移超前90，幅值是位移信号倍；振动加速度信号比振动速度超前90，幅值是速度信号倍。16精选ppt常用常用单位位n位移位移 峰峰峰峰值 微米微米 n速度速度 有效有效值（均方根（均方根值）毫米秒毫米秒n加速度加速度 峰峰值 米秒米秒2 217精选ppt 振振动波形的峰波形的峰值、峰峰、峰峰值、有效、有效值和平均和平均值 峰峰值：X Xpeakpeak=X=Xm m 峰峰峰峰值：X Xp-pp-p 2X2Xm m 平均平均值算算术平均平均值：有效有效值（均方根（均方根值）：）：正弦波形的有效正弦波形的有效值：18精选ppt速度有效速度有效值（均方根（均方根值）19精选ppt测试参数的参数的选择原原则20精选ppt 故障故障诊断断为突出故障突出故障频率成分，率成分，对低低频故障推荐采用位移信号分析，故障推荐采用位移信号分析，对高高频故障推荐采用速度、加速度信号。故障推荐采用速度、加速度信号。21精选ppt22精选ppt 测试参数的参数的选择原原则 位移位移X X 与与频率率f f 无关，特无关，特别适合低适合低频振振动选用。用。速度速度 V V X X 与与频率率f f成正比，通常推荐成正比，通常推荐选用。用。加速度加速度 A A VVXX2 2 频率率f f2 2 成正比，特成正比，特别适合高适合高频振振动选用。用。2f2f23精选ppt二二.状状态监测常用分析方法常用分析方法简介介n幅幅值分析分析（振（振动总值、列度）、列度）、变化化趋势n波形分析：峰波形分析：峰值变化、周期性特点化、周期性特点n频谱分析分析：振：振动能量的能量的频率分布分析率分布分析n倒倒频谱分析分析n波特波特图n三三维谱图 24精选pptn冲冲击频响：响：测物体自振物体自振频率率n传递函数：函数：反反应系系统输入、入、输出信号出信号之之间的幅的幅频系和相系和相频关系。关系。n相干分析：相干分析：用来确定用来确定输出信号有那些出信号有那些频率成分、多大程度来自率成分、多大程度来自输入信号。入信号。n相位分析：相位分析：设备各各测点振点振动相位的比相位的比较。25精选ppt常见振动图形基本概念n不同的振动状态表示方式具有不同的特点，有些故障在某些图形上反映不明显，但在另外一些图形上却表现得比较突出。n常用图形有：波形图、频谱图、瀑布图、级联图、趋势图、轴心轨迹图、轴中心位置图、奈奎斯特图等。26精选ppt振动波形n振动信号的时间历程表示出来。测量到振动幅值、频率、相位和波形变化。n振动信号是否平稳、有没有毛刺、削波、调频、调幅、波动、不稳定等异常现象。在频谱图表现的不是很明显。摩擦故障时，很多毛刺或削波等，不平衡故障为标准正弦波。27精选ppt幅幅值分析分析n振振动总值、（列度）的分析判断（列度）的分析判断 与与标准允准允许值比比较 与与历史史统计值比比较 与同与同类机机组振振动值比比较n振振动值变化化趋势的分析判断的分析判断 总量量值的的趋势 频段段值的的趋势28精选ppt振动频谱n通常情况振动信号包含很多简谐振动成分，当频率成分较多时，从振动波形中很难直接看出波形中包含的频率成分。作傅里叶变换求出频率。频谱图将这些频率成分和大小表示出来。n不同振动故障所包含的振动频率成分并不相同。不平衡故障主要为与转速同频的工频成分；油膜振荡故障为与转子系统固有频率相对应的低频成分等。与转速相等频率成分定义为基频或工频，如1x、2x、3x、1/2x。29精选ppt频谱分析分析 频谱分析是机械故障分析是机械故障诊断中使用得最广泛的信断中使用得最广泛的信号号处理方法之一，大多数旋理方法之一，大多数旋转机械一般都机械一般都产生生带有有周期的振周期的振动信号，并不是都只含有信号，并不是都只含有单一一频率成分的率成分的简谐运运动，而是包含有多种的，而是包含有多种的频率成分，率成分，这些些频率率成分往往直接与机器中各零部件的机械物理特性成分往往直接与机器中各零部件的机械物理特性联系在一起。系在一起。频域分析的基域分析的基础是是频率分析方法，利用率分析方法，利用傅里叶傅里叶变换，将复，将复杂的信号分解的信号分解为简单信号的叠加。信号的叠加。傅里叶傅里叶变换：30精选ppt快速富里叶分析(FFT)原理频谱分析示意分析示意31精选ppt 0.5x 1x 2x 3x 4x 5x 32精选ppt升、降速波德图n以转速为横坐标，升降速过程中振幅和相位变化作为纵坐标得到的反映变速过程中振动变化情况的图形。n转子系统在各种转速下的振幅和相位；转子系统的临界转速；转子系统的共振放大系数（A临/A工=38）；转子振型；系统的阻尼大小。由这些数据可以获得有关转子的平衡状况和振动体刚度阻尼特性等动态参数。n最大功能：判断系统临界转速，过临界时振幅最大，相位变化最明显（受系统阻尼影响），不同机组过临界相位变化幅度不同。n多次启停过程中振动变化有没有异常。正常情况下，升、降速过程振动基本吻合。动静摩擦、转子热弯曲时，快速停机过临界振动比开机要大。33精选ppt波特波特图 ：转速与振幅、相位之间的关系。34精选ppt35精选ppt36精选ppt振型图n轴系上各点振动分布情况，指导动平衡工作。选取加重平面、确定加重方式。计算得出，研究实测方法。37精选ppt瀑布图n将不同时刻的频谱图叠加在一起，以时间作为坐标得到的三维图形。x轴振动频率，y轴时间，z轴振幅。n根据瀑布图可以直观看到不同时刻的振动频谱，了解异常振动故障发生时频谱及幅值变化情况。n可以判断机器临界转速、振动原因以及系统的阻尼等情况。n由频谱分析仪或信号处理装置直接显示出来。38精选ppt39精选ppt短期短期趋势图n将振动幅值和相位随时间变化情况表示出来。可以对一段时间内的振动变化情况进行分析，判断机组是否稳定、有没有周期性等。40精选ppt长期期趋势图41精选ppt42精选ppt示例示例43精选ppt44精选ppt三、三、振振动分析的分析的过程：程：问诊 监测 诊断断 措施措施 问诊：了解了解设备背景，运行背景，运行环境、可能引起振境、可能引起振动的原因的原因 设备结构（构（传动链参数，如参数，如齿轮齿数、数、轴承型号、承型号、皮皮带轮直径直径 等）、等）、设备的的动态特性等信息特性等信息;设备运运行行工工况况，过程程参参数数：温温度度、压力力、转速速、负荷荷设备维修档案修档案45精选ppt监测:确定振确定振动测试分析方案分析方案 测试（转速、速、负荷）；荷）；测点位置；点位置；测试参数（振参数（振动位移、速度、加速度）；位移、速度、加速度）；绝对振振动、相、相对振振动测试振振动的方向（的方向（H/V/AH/V/A）数据数据类型（幅型（幅值、频谱、波形、相位）、波形、相位）信号信号检测类型：峰型：峰值、峰峰、峰峰值、有效、有效值46精选ppt诊断：断：引起振引起振动的原因和部位的原因和部位 振振动幅幅值趋势分析分析 振振动波形波形识别频谱分析、峰分析、峰值能量能量谱分析分析 频响特性与相干分析响特性与相干分析瞬瞬时频率率变化与相位分析化与相位分析措施：措施：给出出结论 继续运行；运行；还能运行多久能运行多久?维修、修、检查；部位；部位?47精选ppt第二第二讲 机械振机械振动测试一一振振动传感器种感器种类和和选择二、振二、振动传感器感器测量位置量位置选择48精选ppt一、振动传感器种类和选择49精选ppt50精选pptn电涡流型、速度型、加速度型、电容型、电感型五类。后两者受周围介质影响较大，很少使用。前三种传感器优缺点。n电涡流传感器-头部有扁平的感应线圈，高频电缆输出。感应线圈通上高频电流（12MHz）时，线圈周围产生高频电磁场。周围金属导体表面产生感应电流，即电涡流，根据楞次定律，电涡流产生的电磁场与感应线圈电磁场方向相反，这两个磁场叠加，改变了感应线圈的阻抗，感应线圈内阻抗变化可表示为：nZ=f（,r,I,）。-导磁系数 -电导率 r-线圈尺寸因子 -感应线圈与导体之间的距离 I -励磁电流 -励磁电流圆频率。51精选pptn当金属导体结构均匀、各向同性且,r,I,一定时，感应线圈阻抗变化是感应线圈与金属导体之间距离的单值函数。n,I,一定时，增大线圈尺寸r，磁场分布范围将增大，但磁场感应强度的变化幅度减少，反之则相反。这种传感器的线性范围随感应线圈直径增大而增加，而传感器灵敏度（单位间隙的阻抗变化值）随感应线圈直径增大而减少。n信号经放大、检波、滤波后，可得到一个与值成正比的输出电压。输出电压直流分量正比于感应线圈与金属导体的静态间隙。若线圈与金属板之间存在相对振动，则有交流电压输出，它正比于线圈与金属板之间的相对位移。n前置器到电涡流传感器的高频电缆是由制造厂精心调配好的，不同型号或不同系列的传感器不能互换，而且不能延长或截短，最长达10米。52精选ppt电涡流传感器安装n工作温度-最高容许温度180，国产传感器大部分120 以下。实际工作温度超过70，灵敏度显著降低，还会损坏。必须安装在轴瓦内，特制高温传感器容许安装在汽封附近。n避免交叉感应-两个传感器不能考得太近，交叉感应，传感器输出灵敏度降低，要求大于2540mm。n避免侧隙过小-头部两侧存在导体，侧隙较小，也使传感器输出灵敏度显著降低，不仅考虑冷态，而且还要考虑汽缸和转子受热后膨胀。侧隙d，头部外露高度2d。n避免支架共振和松动-支架自振频率高于23倍工作频率，支架采用68mm厚扁钢，悬臂长度不超过100mm。传感器与支架的连接采用支架上攻丝再用锁母拼紧。n传感器顶部与被测物体之间的静态间隙有要求，考虑工作转速下轴颈位置的变化。53精选ppt速度传感器n目前目前较常常见的一种振的一种振动传感器，感器，工作原理工作原理实际上是一个往复式永磁小上是一个往复式永磁小发电机机。支承不同，有相支承不同，有相对式和式和绝对式两种。式两种。n绝对式式传感器外壳固定在振感器外壳固定在振动物体上物体上时，整个，整个传感器跟着振感器跟着振动物体一起振物体一起振动，而而处在空气在空气间隙内的隙内的动线圈是用很圈是用很软的簧片固定在外壳上的，其自振的簧片固定在外壳上的，其自振频率很低。率很低。当振当振动体体频率大于自振率大于自振频率率1515倍倍时，动线圈圈处在相在相对（传感器外壳）静止状感器外壳）静止状态，线圈与磁圈与磁钢之之间发生相生相对运运动，线圈切割磁力圈切割磁力线产生感生感应电势：nE=BLvE=BLv B B 磁磁场强度度 L L 感感应线圈圈导线长度度 v v 相相对运运动速度速度nB B、L L一定一定时，输出出电 势E E正比于振正比于振动速度速度v v，所有称它所有称它为速度速度传感器，感器，或或绝对式式传感器，或地感器，或地 震式震式传感器。感器。n相相对式式弹簧簧较硬，很少采用。硬，很少采用。n若要取得与振若要取得与振动位移成正比位移成正比n的振的振动信号，信号，传感器感器输出的出的n信号必信号必须经积分回路。一般分回路。一般n在在仪表内，也有表内，也有单独分离出来，独分离出来，n称称为速度速度/位移位移转换器（器（VDCVDC）54精选ppt速度传感器安装n方式-手扶、橡皮泥粘接、永磁吸盘固定、螺丝固定。n工作温度-120以下，过高损坏绝缘和退磁，灵敏度降低。n避免传感器固定不稳和共振。n测点位置前后一致。n传感器的互换性。n传感器安装方向与测量方向一致。55精选ppt加速度传感器n它利用石英、陶瓷等材料压电特性，当外力作用在这些材料上时产生电荷。这种装置固定在振动物体上，由于物体振动产生加速度。a=2A=42f2A（单幅值）。n根据牛顿定律F=ma，施加在 压电晶体片上的作用力与重 质量和振动加速度成正比。而压电晶体片输出电荷与作 用在晶体片上的力成正比。当m一定时，传感器输出电荷 与振动加速度成正比。n它不能作静态测量，只能动态测量。只有在受到连续交变力作用下，压电晶体才能连续不断产生电荷，在电路中形成电流、电压。n输出信号通过较长导线输到振动仪，即使输入阻抗很高，也会显著降低传感器的灵敏度，必须先送到前置放大器。n经过一次、二次积分获得振动速度、振动位移，但振动信号衰减98%以上，灵敏度不足，受外界干扰影响大，在汽轮发电机组上没有广泛应用。n对于具有滚动轴承或齿轮部件的旋转机械来讲，由于需要获得故障振动加速度信号，加速度得到广泛应用。56精选ppt放放 大大 器器 惯 性性 质 量量压 电 晶晶 体体绝 缘 体体 导 电 平平 面面 绝 缘 体体 预 载 螺螺 钉加速度加速度传感器示意感器示意图 57精选ppt58精选ppt二、振二、振动传感器感器测量位置量位置选择59精选ppt60精选ppt61精选ppt62精选ppt63精选ppt64精选ppt第三第三讲 机械振机械振动标准及准及应用用一、标准的作用与制定二、轴承振动和轴振动标准三、标准的使用和保护值的设定四、机械振动标准应用三示例65精选ppt一一 、标准的作用与制定准的作用与制定 1.1.振振动标准的作用：准的作用：n检查考核机器的考核机器的设计水平、制造水平、制造质量、安装量、安装质量、量、检修修质量量n保障机器安全运行，防止保障机器安全运行，防止发生振生振动事故事故 2.2.制定振制定振动标准的基准的基础：n安全性安全性n经济性性n标准制定主要靠准制定主要靠经验和和统计规律律66精选ppt67精选ppt振动标准分类68精选ppt69精选ppt 目前最常采用的是目前最常采用的是通通频振幅来衡量机械运行状振幅来衡量机械运行状态的，根据所使用的，根据所使用传感器的种感器的种类分分为：1)1)轴承振承振动评定，用接触式定，用接触式传感器感器(例如磁例如磁电式振式振动速度速度传感器或感器或压电式振式振动加速度加速度传感器感器)放置放置在在轴承座上承座上进行行测量量2)2)轴振振动评定，用非接触式定，用非接触式传感器感器(例如例如电涡流式流式传感器感器)测量量轴相相对于于机壳的振机壳的振动值或或轴的的绝对振振动值。评定参数可用振定参数可用振动位移峰峰位移峰峰值和振和振动烈度烈度(即均方即均方根根值，它代表了振，它代表了振动能量的大小能量的大小)来表示。来表示。二、二、轴承承振振动和和轴振振动标准准70精选ppt71精选ppt72精选ppt73精选ppt50MW以上，以上，3000RPM汽汽轮机机轴振振动标准（准（P-P）74精选ppt轴振振动标准（准（P-P）75精选ppt76精选ppt77精选ppt78精选ppt79精选ppt汽汽轮机、离心鼓机、离心鼓风机和机和压缩机机轴承振承振动标准（准（P-P）80精选ppt81精选ppt82精选ppt83精选ppt84精选ppt85精选ppt86精选ppt87精选ppt88精选ppt三、三、标准的使用和保准的使用和保护值的的设定定89精选ppt90精选ppt91精选ppt四、机械振动标准应用三示例示例一示例一:湘湘钢炼铁厂厂150t150t干熄焦干熄焦锅炉炉给水水泵振振动标准准n150t干熄焦干熄焦锅炉炉给水水泵参数参数n水泵型号：06856710nH=704/650m Q80/100mn功率：272.2KWn电机型号：YKK45042n功率：315KW 频率：50Hz n电压：10000V 电流：30An转速：2973r/min92精选ppt93精选ppt94精选ppt95精选ppt解决方案:选取大连锅炉给水泵SCS8011,它同原厂商的泵最大的区别在于支承的设计.96精选ppt示例二：示例二：设备运行运行趋势管理管理97精选ppt98精选ppt示例三：示例三：简易易诊断断设备运行状运行状态99精选ppt100精选ppt101精选ppt无绝对标准时用相对标准102精选pptn谢谢！103精选ppt